Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor

Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ không đồng bộ ba pha là một thiết bị điện được sử dụng rất phổ biến trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống, thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ, vận hành tin cậy, nhất là loại rôto lồng sóc ( như quạt gió, bơm nước, truyền động để di chuyển các băng tải sản xuất…).
Nhược điểm của nó là đặc tính cơ phi tuyến mạnh nên trước đây với các phương pháp điều khiển, mở máy động cơ không đồng bộ còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế. Bởi vì các thiết bị điều khiển còn thô sơ, đơn giản, nên động cơ không đồng bộ này phải nhường chổ cho động cơ điện một chiều.
Ngày nay với sự phát triển của các lý thuyết điều khiển, truyền động cộng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như vi xử lý, điện tử công suất nên đã hạn chế được nhược điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành phổ biến. Nhằm nâng cao năng suất cũng như tự động hoá trong quá trình sản xuất, đã góp phần đáng kể vào mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Do vai trò của động cơ không đông bộ là quan trọng nên em chọn đề tài “Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor” là một đề tài khó nhưng rất thực tiện và phổ biến đòi hỏi sự am hiểu nhất định trong lĩnh vực điện tử cũng như máy điện.
Trong quá trình thiết kế được sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của Thạc sỹ: Nguyễn Thái Bảo và các thầy cô giáo có kinh nghiệm trong khoa: Kỹ Thuật - Công Nghệ - Trường Đại Học Quy Nhơn. Em đã hoàn thành “Đề Tài Tốt Nghiệp”. Đề tài gồm có bốn phần sau đây:
Phần I: Khái quát động cơ không đồng bộ ba pha.
Giới thiệu sơ lược về động cơ không đồng bộ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính cơ của động cơ không đồngbộ. Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ.
Phần II: Chọn mạch động lực.
Chọn, tính toán các thông số và bảo vệ mạch động lực.
Tính toán các đặc tính của động cơ.
Tính toán các thông số điều khiển.
Phần III: Chọn và tính toán mạch điều khiển.
Các mạch điều khiển cơ bản.
Tính toán các thông số của mạch điều khiển.
Phần IV: Thiết kế tủ điện.



PHẦN I
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

I. Cấu tạo và đặt điểm của động cơ không đồng bộ. 9
I.1. Cấu tạo: 9
I.1.1.Cấu tạo phần tĩnh ( stato ). 9
I.1.1.1. Võ máy. 9
I.1.1.2. lõi sắt. 9 – 10
I.1.1.3.Dây quấn. 10
I.1.2.Cấu tạo phần quay ( Rôto ). 10
I.1.2.1. Trục. 10
I.1.2.2. Lõi sắt. 10
I.1.2.3. Dây quấn Rôto. 10
I.1.2.4. Khe hở. 11
I.2. Đặc điểm của động cơ không đồng bộ. 11 – 12
I.3. Những đại lượng ghi trên động cơ không đồng bộ. 12
I.4. Cách đấu dây của động cơ. 12
I.5. Vai trò của động cơ không đồng bộ. 14
II. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ. 14 – 17
III. Các phương pháp cơ bản của động cơ không đồng bộ. 17
III.1. Các đặc tính cơ bản của động cơ không đồng bộ. 17
III.1.1. Phương trình đặc tính cơ. 17 – 24
III.2. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ của ĐCKĐB 24 – 25
III.2.1. Ảnh hưởng của điện áp nguồn cung cấp cho động cơ. 25 – 26
III.2.2. Ảnh hưởng của tần số lưới điện f1 cấp cho động cơ. 26 – 27
III.2.3. Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato. 27 – 28
III.2.4. Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng phụ mạch stato. 28 – 29
III.2.5. Ảnh hưởng số đôi cực p. 29 – 30
III.3. Mở máy động cơ không đồng bộ. 30
III.3.1. Quá trình mở máy động cơ không đồng bộ. 30
III.3.2. Các phương pháp mở máy động cơ ba pha. 31
III.3.2.1. Phương pháp mở máy trực tiếp động cơ điện không
đồng bộ rôto lồng sóc. 31 – 32
III.3.2.2. Phương pháp hạ điện áp mở máy. 32
III.3.2.2.1. Phương pháp nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato.32 – 33
III.3.2.2.2. Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu giảm điện áp
mở máy. 33 – 34
III.3.2.2.3. Phương pháp mở máy bằng phương pháp Y – Δ. 34 – 35
III.3.2.2.4. Phương pháp mở máy bằng cách nối thêm điện trở phụ
vào mạch Rôto. 36 – 37
III.3.2.2.5. Phương pháp mở máy nhờ linh kiện bán dẫn. 37
III.3.2.2.6. Phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ lợi dụng
hiệu ứng ngoài ở dây quấn Rôto lồng sóc. 38 – 41
PHẦN II
TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC
I. Chọn mạch động lực 42
I.1. Sơ đồ điều chỉnh điện áp. 42 – 43
I.2. Nguyên lý điều chỉnh điện áp. 43 – 46
I.3. Sơ đồ động lực và nguyên lý hay động. 46 - 48
II. Tính toán mạch động lực. 48
II.1. Chọn Tiristor cho mạch động lực. 48 – 49
II.2. Tính chọn bảo vệ cho van. 49
II.2.1. Bảo vệ quá dòng cho van. 49 – 50
II.2.2. Bảo vệ quá áp cho van. 51 – 52
II.2.3. Bảo vệ quá nhiệt cho van. 52 – 54
II.2.4. Chọn thiết bị đóng cắt. 54 – 55
III. Tính toán các đặc tính. 55
III.1. Đặc tính tự nhiên. 55 – 59
III.2. Tính toán điện áp lúc đầu đặt lên động cơ. 59 – 62
III.3. Tính toán góc mở α ứng với các trường hợp. 62 – 64
III.4. Các thông số điều khiển. 64 – 66
PHẦN III
CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN
I. Chọn mạch điều khiển. 67
I.1. Nguyên lý điều khiển. 67
I.1.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. 67 – 68
I.1.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos. 68
I.2. Cấu trúc mạch điều khiển. 68 – 69
I.2.1. Khâu đồng pha. 69
I.2.1.1. Khâu đồng pha dùng tụ và Diod. 69 – 71
I.2.1.2. Khâu đồng pha dùng Transistor và tụ. 71 – 72
I.2.1.3. Khâu đồng pha dùng khuếch đại thuật toán. 72 – 74
I.2.1.4. Khâu đồng pha dùng Transistor quang và khuếch đại thuật
toán. 74 – 75
I.2.1.5. Khâu đồng pha tạo điện áp tựa cả chu kỳ. 76 – 77
I.2.2. Khâu so sánh. 77 I.2.2.1. Khâu so sánh dùng Transistor. 78 – 79
I.2.2.2. Khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán. 80 – 81
I.2.3. Khâu khuếch đại tạo xung. 81 – 84
I.2.3.1. Sơ đồ phát xung chùm dùng vi mạch 555. 84 – 85
I.2.3.2. Sơ đồ tạo xung chùm đa hài dùng khuếch đại thuật toán. 85 – 87
I.2.4. Chọn mạch điều khiển. 87
I.2.4.1. Khâu đồng pha. 87
I.2.4.2. Khâu so sánh. 87
I.2.4.3. Khâu khuếch đại tạo xung. 87 – 93
II. Tính toán thông số mạch điều khiển. 93 – 94
II.1. Tính toán máy biến áp xung. 94
II.1.1.Tính toán lõi thép máy biến áp xung. 94– 96
II.1.2. Tính toán dây quấn máy biến áp xung. 96 – 99
II.2. Chọn linh kiên cho mạch điều khiển. 99
II.2.1. Điod. 99 II.2.2. Chọn cổng AND. 99
II.2.3. Chọn khuếch đại thuật toán. 100
II.3. Tính toán thông số mạch điều khiển. 101 II.3.1.Tính thông số khâu khuếch đại. 101– 103
II.3.2. Tính thông số mạch tạo xung chùm. 103– 104
II.3.3. Tính thông số tích phân mở chậm. 104– 105
II.3.4. Tính thông số khâu so sánh. 106
II.3.5. Tính thông số khâu đồng pha. 107– 109
PHẦN IV
THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN
I. Các nguyên tắc bố trí thiết bị. 110
II. Chất lượng mĩ thuật phải đảm bảo những yêu cầu. 110– 112
III. Các ký hiệu của tủ điện. 112– 113


PHẦN I
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Cấu tạo và đặt điểm của động cơ không đồng bộ:
I.1. Cấu tạo:
Động cơ không đồng bộ gồm hai phần chính: phần tĩnh và phần quay.


1 2

3 4

5

6
Trong đó:
1) Quạt làm mát 2) Hộp đấu dây 3) Võ máy
4) Stato 5) Chân đế lắp cố định 6) Rôto
Hình1-1: Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn.
I.1.1: Cấu tạo phần tĩnh ( stato ):
Gồm võ máy, lõi sắt và dây quấn
I.1.1.1. Võ máy:
Võ máy làm bằng nhôm hay bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép và cố định máy trên bệ và không dùng để dẫn từ. Đối với máy có công suất lớn (1000KW) thường dùng thép tấm hàn lại thành võ.
I.1.1.2. Lõi sắt
Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm đến 0,5mm ghép lại. Lõi sắt là phần dẫn từ vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ lớp sơn cách điện. Mặt trong của lõi thép có xẻ rãnh để đặc dây quấn.


a b c
Hình 1-2:
a/. Mặt cắt ngang của stato
b/. lá thép kỹ thuật điện
c/. Stato của động cơ không đồng bộ
I.1.1.3. Dây quấn:
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện ( dây điện từ ) được đặt trong rãnh của lõi sắt. Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch nhau 1200 điện.
I.1.2. Cấu tạo phần quay ( Rôto ):
I.1.2.1. Trục:
Làm bằng thép, dùng để đỡ lõi sắt rôto.
I.1.2.2. Lõi sắt:
Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống như ở phần stato được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa có lỗ để lắp trục.
I.1.2.3. Dây quấn rôto:
Gồm hai loại: loại rôto dây quấn và loại rôto ngắn mạch ( còn gọi là rôto lồng sóc )
* Loại rôto kiểu dây quấn:
Dây quấn rôto giống dây quấn ở stato và có số cực bằng số cực stato. Các động cơ công suất trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu song hai lớp để giảm được những đầu nối dây và kết cấu dây quấn rôto chặc chẽ hơn. Các động cơ công suất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn rôto thường nối sao ( Y ). Ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục rôto và được cách điện với trục nhờ 3 chổi than tỳ sát vào 3 vòng tiếp xúc, dây quấn rôto được nối với 3 biến trở bên ngoài để mở máy hay điều chỉnh tốc độ.
* Loại rôto kiểu lồng sóc:
Loại dây quấn này khác với dây quấn stato, mỗi rãnh của lõi sắt được đặt một thanh dẫn bằng đồng hay nhôm và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch đồng hay nhôm, làm thành 1 cái lồng người ta gọi là lồng sóc.



Hình 1-3: Dây quấn của rôto kiểu lồng sóc
Ngoài ra dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi thép, rãnh rôto có thể làm thành dạng rãnh sâu hay thành hai rãnh gọi là lồng sóc kép dung cho máy có công suất lớn để cải thiện chức năng mở máy. Với động cơ công suất nhỏ rãnh rôto thường đi chéo một góc so tâm trục.
I.1.2.4. Khe hở:
Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ (0,2mm ÷ 1mm). Do đó rôto là một khối tròn nên rôto rất đều.
I.2. Đặc điểm của động cơ không đồng bộ:
Cấu tạo đơn giản đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc
Vận hành tin cậy, chắc chắn, giá thành hạ
Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị các thiết bị kèm theo
Tốc độ quay của rôto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stato ( n < n1)
Trong đó:
n : Tốc độ quay của rôto
n1: Tốc độ quay từ trường quay của stato ( tốc độ đồng bộ của động cơ ).
I.3. Những đại lượng ghi trên động cơ không đồng bộ:
Công suất định mức Pđm là công suất cơ hay công suất điện máy đưa ra.
Điện áp định mức Uđm và dòng điện định mức Iđm
Vd: Trên nhãn máy có ghi /Y 220v/380v - 7.5/4.3A ta sẽ hiểu như sau khi điện áp lưới điện là 220v thì ta nối dây quấn stato theo hình . Và dòng điện định mức là 7.5 A. Khi điện áp lưới điện là 380v thì ta đấu dây quấn stato theo hình Y, dòng điện định mức là 4.3 A.
Hệ số công suất định mức : cosđm
Tốc độ quay định mức nđm (vòng/ phút ).
Tần số định mức fđm (hz)
I.4. Cách đấu dây của động cơ:
Tuỳ theo điện áp của lưới điện mà ta đấu dây stato theo hình Y hay hình . Mỗi động cơ điện ba pha gồm có ba dây quấn pha. Khi thiết kế người ta đã quy định điện áp định mức cho mỗi dây quấn .Động cơ làm việc phải đúng với điện áp quy định ấy. Để thuận tiện cho việc đấu động cơ, người ta ký hiệu 6 đầu dây của ba dây cuốn động cơ AX, BY, CZ và đưa 6 đầu dây nối ra 6 bu lông ( 1….6 ) ở hộp dây trên vỏ động cơ.
Cách đấu 6 đầu dây như thế nào để điện áp vào động cơ luôn là định mức.
- Động cơ ba pha có điện áp định mức cho mỗi pha dây quấn là 220V
( UP = 220V ), trên nhãn động cơ ghi là  / 220V/380V .
Nếu động cơ làm việc ở mạng điện có Ud = 380V, thì động cơ phải đấu theo hình sao (Y). Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Ba điểm đầu nối với nguồn.
Cách đấu như hình vẽ:

Hình 1-4. Hộp đấu dây quấn stato hình sao
Trong cách nối hình Y
Id = Ip ; Ud = Up
Khi đó điện áp vào mỗi dây quấn là: Up = V bằng đúng điện áp quy định.
- Trường hợp động cơ làm việc ở mạng điện có điện áp 220v thì động cơ phải đấu theo hình ∆. Muốn nối hình tam giác, ta lấy đầu pha này nối với cuối của pha kia. Cách nối tam giác không có dây trung tính.

Hình 1-5: Hộp đấu dây quấn stato theo hình tam giác
Trong cách nối tam giác
Ud = Up
Id = Ip
Khi đó điện áp vào mỗi dây quấn là 220v
I.5. Vai trò của động cơ không đồng bộ:
Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến vài nghìn KW . Trong công nghiệp thường dùng động cơ không đồng bộ là bộ phận động lực cho máy cán thép vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ, vv… Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió. Trong công nghiệp dùng để làm máy bơm hay máy gia công nông sản.
Tuy vậy, máy điện không đồng bộ có những nhược điểm sau: đó là cos của máy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế.
II. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ:
Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, trong dây quấn có các dòng điện. Hệ thống dòng điện này tạo ra từ trường quay với tốc độ:
( 1- 1)
Trong đó:
f1 : tần số dòng điện lưới
p : Số đôi cực
Nếu tần số f1 = 50 Hz: ta có
Từ trường quay của stato cảm ứng trong dây quấn rôto một suất điện động E (chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải), vì vậy dây quấn rôto nối ngắn mạch nên trên thanh dẫn rôto hình thành 1 dòng điện lớn. Sự tác đụng tương hỗ giữa dòng điện của rôto với từ trường của stato tạo nên một lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rôto tạo ra mômen làm cho rôto quay. Chiều quay của rôto theo quy tắc của từ trường được minh hoạ theo hình.1- 6.

Các kích thước của tủ điện được lựa chọn vào kích thước lắp đặt của từng thiết bị. Như vậy sơ đồ khối của tủ điện ta có thể chọn các kích thước như sau:
a = 40cm
x = 10cm
c = 20cm
d = 20cm
e = 40cm
i = 10cm
k = 20cm
f = 120cm
Từ đó ta có thể xác định các kích thước:
b = f + 2x = 120 + 2.10 = 140cm (4 – 1)
h = 4x + 20 + 2d = 4.10 + 20 + 2.20 = 100cm (4 – 2)
Tất cả các thiết bị điều được lắp đặt trên thanh sắt gọi là giá đỡ, rồi được định bên trong các tủ.
Các nút thao tác như: Nút ấn, nút xoay, đèn báo, đồng hồ đo điện áp, dòng điện được bố trí trên nắp của tủ điện.
Ở phía trê các thùng còn có được bố trí hai quạt hút làm mát Tiristor và hai bên có các lỗ thông gió tăng cường khả năng đối lưu của không khí.
III. Các ký hiệu của tủ điện:
A: Ampe đo dòng điện tải.
V: Vôn kế đo điện áp ra của tải.
Đ1: Đèn báo hiệu điện nguồn.
Đ2: Đèn báo hiệu Aptomat đóng.
Đ3: Đèn báo hiệu công tắc tơ K1 đóng.
NX: Nút xoay điều chỉnh góc mở.
Ap: Aptomat.
M: Nút nhấn mở máy.
D: Nút nhấn dừng máy.
VBD: Van dẫn động.
MĐK: Mạch điều khiển.
K1: Công tắc tơ đóng mạch động lực.
K2: Công tắc tơ nối tắt bộ biến đổi.
R : Rơle thời gian.
QH: Quạt hút làm mát.


Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

mod ơi cho em xin bản đầy đủ với ạ

Trích dẫn từ h.magic.man:

mod ơi cho em xin bản đầy đủ với ạ

Click to expand...

Link mới update, mời bạn xem lại bài đầu